JP3141619U

JP3141619U - Ｕｓｂ外付け機器の電源連動用アダプタ

Info

Publication number: JP3141619U
Application number: JP2008001129U
Authority: JP
Inventors: 牧人野崎; 弘起小寺
Original assignee: シー・エフ・デー販売株式会社
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2018-02-28

Abstract

【課題】小型化、かつ簡易な構成で実現することが可能な電源連動用アダプタを提供する。
【解決手段】電源連動用アダプタの電源入力端子には同ＡＣ／ＤＣアダプタを接続してあり、電源出力端子側から同外付け機器へ電源供給し、ＰＣ本体と外付け機器とを接続するＵＳＢケーブルの間に介在されている。ＶＢＵＳ検知回路はＶＢＵＳラインの電圧を検知しており、所定電圧が印加されているか否かを判断する。そのＶＢＵＳ検知回路の検知結果に基づき、スイッチ回路は上記電源入力端子から上記電源出力端子へ電源供給路を導通または非導通とさせる。すなわち、ＵＳＢケーブルにおけるＶＢＵＳラインの電圧に基づいて外付け機器への電源供給路が導通あるいは非導通とされる。
【選択図】図４

Description

本考案は、ＵＳＢ外付け機器の電源連動用アダプタに関する。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）には、周辺機器を外付けして使用することがある。この場合、周辺機器は独自の電源を持ち、ＰＣの電源のオン・オフとは別に、周辺機器の電源のオン・オフを行う必要があるが、それぞれのスイッチを個別に操作するのは煩わしい。
このため、従来、ＰＣとＵＳＢ接続した電源タップを、同ＰＣが制御し、同電源タップに接続されている周辺機器の電源をコントロールできるようにしたものが知られている。

これによれば、ＰＣが立ち上がるときに電源タップに接続されている周辺機器の電源を入れ、ＰＣを終了するときに同周辺機器の電源をオフにすることができる。

上述した従来の電源連動用アダプタにおいては、次のような課題があった。
ＡＣ電源を導通／非導通とさせるので、絶縁化のために回路構成が大型化する。また、ＡＣ電源タップには周辺機器を動作させるためのＡＣアダプタを使用することが多いが、このＡＣアダプタの動作不良が生じたとしても適切な対応をすることはできない。

本考案は、上記課題にかんがみてなされたもので、小型化、かつ簡易な構成で実現することが可能な電源連動用アダプタの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１にかかる考案は、外付け機器のためのＡＣ／ＤＣアダプタからの電源入力端子と、同外付け機器へ電源供給するための電源出力端子と、ＰＣ本体と外付け機器とを接続するＵＳＢケーブルの間に介在されて、ＶＢＵＳラインの電圧を検知し、所定電圧が印加されているか否かを判断するＶＢＵＳ検知回路と、このＶＢＵＳ検知回路の検知結果に基づいて上記電源入力端子から上記電源出力端子へ電源供給路を導通または非導通とさせるスイッチ回路と、上記電源入力端子の印加電圧を検知し、所定の範囲外であれば、上記スイッチ回路を非導通とさせる安全制御回路とを具備する構成としてある。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
上記考案の構成によれば、本電源連動用アダプタは外付け機器に対してＡＣ／ＤＣアダプタからの電源供給経路に介在されている。すなわち、電源入力端子には同ＡＣ／ＤＣアダプタを接続してあり、電源出力端子側から同外付け機器へ電源供給する。また、ＰＣ本体と外付け機器とを接続するＵＳＢケーブルの間にも介在されている。そして、ＶＢＵＳ検知回路はＶＢＵＳラインの電圧を検知しており、所定電圧が印加されているか否かを判断する。そのＶＢＵＳ検知回路の検知結果に基づき、スイッチ回路は上記電源入力端子から上記電源出力端子へ電源供給路を導通または非導通とさせる。

すなわち、ＵＳＢケーブルにおけるＶＢＵＳラインの電圧に基づいて外付け機器への電源供給路が導通あるいは非導通とされる。
また、安全制御回路も備えられており、同安全制御回路は上記電源入力端子の印加電圧を検知し、所定の範囲外であれば上記スイッチ回路を非導通とさせる。
すなわち、ＡＣ／ＤＣアダプタからの印加電圧が予め定めてある所定の範囲外であれば上記スイッチ回路を非導通とさせ、同範囲外となった出力電圧が外付け機器に印加されるのを防止する。

スイッチ回路の実現方法は様々な方法を採用可能であるが、その一例として、上記スイッチ回路は、ＭＯＳＦＥＴを有し、ソース端子を上記電源入力端子のプラス側に接続するとともに、ドレイン端子を上記電源出力端子のプラス側に接続してあり、抵抗を介してＰＮＰトランジスタのコレクタ端子を上記電源入力端子のプラス側に接続するとともに、エミッタ端子を上記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に接続しつつ、抵抗を介して接地し、ベース端子はＵＳＢケーブルのＶＢＵＳラインに接続する構成とすることが可能である。

この場合、ＭＯＳＦＥＴのソース端子を上記電源入力端子のプラス側に接続するとともに、ドレイン端子を上記電源出力端子のプラス側に接続してあるので、ＭＯＳＦＥＴのゲートに正電圧を印加させなければＭＯＳＦＥＴは導通し、電源が外付け機器に供給されることになる。
ここで、抵抗を介してＰＮＰトランジスタのコレクタ端子を上記電源入力端子のプラス側に接続するとともに、エミッタ端子を上記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に接続しつつ、抵抗を介して接地し、ベース端子はＵＳＢケーブルのＶＢＵＳラインに接続する。このようにすると、ベース端子に正電圧が印加されれば、ＰＮＰトランジスタはスイッチとして導通し、コレクタ端子とエミッタ端子との電位差がほぼ無くなり、コレクタ端子とゲート端子とがほぼ接地されることになる。すると、ＭＯＳＦＥＴは導通する。ベース端子はＶＢＵＳラインに接続されており、言い換えればＶＢＵＳラインに電圧が供給される状態、これはＰＣの電源がオンとなったときに、ＭＯＳＦＥＴが導通して外付け機器に電源供給されることになる。

一方、ＰＣの電源がオフとなると、ＶＢＵＳラインに正電圧が供給されず、ＰＮＰトランジスタはオフとなるので、コレクタ端子の電位は電源出力端子のプラス側に引き上げられる。すると、ゲート端子に正電位が印加され、ＭＯＳＦＥＴは非導通となり、外付け機器への電源供給が絶たれることになる。
以上より、ＰＣの電源がオンとなれば外付け機器にも電源が供給され、ＰＣの電源をオフとすれば外付け機器の電源もオフとなる。

一方、このように外付け機器への電源供給路にスイッチ回路を介在させる構成を採用しているので、他の要因によって電源供給のオンオフを制御することが可能になってくる。このため、上記電源入力端子のプラス側をグランドとの間で所定比となるように分圧する第一の分圧回路と、ＶＢＵＳラインをグランドとの間で所定比となるように分圧する第二の分圧回路とを有し、各分圧回路は上記電源入力端子の電圧が過電圧となれば第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を上回るようにする。また、同第一の分圧回路の出力電圧と同第二の分圧回路の出力電圧とを入力するオペアンプを有し、同オペアンプは上記第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を上回る場合に上記スイッチ回路を非導通とさせる構成とすることも可能である。

一般に、ＶＢＵＳラインは規格によって定電圧が供給されると言える。従って、第二の分圧回路で所定比に分圧することで出力電圧を任意の固定値に設定できる。一方、第一の分圧回路により電源入力端子のプラス側とグランドとの間で所定比とした出力電圧を得るようにする。各分圧回路は上記電源入力端子の電圧が過電圧となれば第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を上回るようにしてあり、正常状態では第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を下回っており、異常状態では上回ることになる。同第一の分圧回路の出力電圧と同第二の分圧回路の出力電圧はオペアンプに入力されており、同オペアンプは両者を比較することができるので、その判定結果は正常状態か異常状態かを表すことになり、異常状態といえる上記第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を上回る場合に上記スイッチ回路を非導通とさせることで安全回路として作用する。

上記のような外付け機器は、ＵＳＢ接続させる各種のものが可能であり、その一例として、内部にハードディスクドライブを収容するハードディスクドライブ装置とすることができる。
また、かかる電源連動用アダプタを簡便に利用するべく、筒型の押し出し成形アルミ素材を外装ケースとし、ケーブルの挿入部位に開口を有する一対の樹脂製の蓋部材を上記外装ケースにおける開口を閉塞させて形成することができる。このようにすれば、筒型のケースの両端にケーブルに対応する開口が形成されており、ケーブルを両側から装着して使用することでコンパクトさを維持しつつ利便性を向上させることができる。

このような場合に、上記外付け機器との間でＵＳＢケーブルを接続するためのＵＳＢソケットを備え、上記電源出力端子から上記外付け機器へ電源供給するケーブルと、上記ＵＳＢソケットから上記外付け機器へＵＳＢ接続させるＵＳＢケーブルとが、略同長とさせることで、外付け機器との間でケーブルの長さが異なってしまい、ケーブルの取り回しが悪くなることを防止できる。
この具体的な構成については、以下、図面にもとづいてより詳細に説明する。

図１は本考案の一実施形態にかかる電源連動用アダプタを外観図により示し、図２は断面図により示している。
同図において、本電源連動用アダプタ１０は、断面矩形の筒型の押し出し成形アルミ素材で形成された外装ケース１１と、この外装ケース１１における両端の開口を閉塞させる一対の樹脂製の蓋部材１２，１２とを備えたケースを有している。また、蓋部材１２，１２には、後述するコネクタの挿入部位に開口を形成してある。ケース内には、プリント基板１３上にコネクタやＩＣなどを配置して構成される回路基板１４が収容されている。

図３は本考案の電源連動用アダプタ１０を、ＰＣ２０とＵＳＢ外付け周辺機器であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）ケース３０とＡＣアダプタ４０との接続状態を示している。
本電源連動用アダプタ１０は、ＵＳＢ接続経路については、ＰＣ２０とＨＤＤケース３０との間に介在され、電源供給経路については、ＨＤＤケース３０とＡＣアダプタ４０との間に介在されている。
図４は本考案の電源連動用アダプタ１０の概略構成をブロック図により示している。

本電源連動用アダプタ１０は、二つのＵＳＢソケット１５，１６と、ＰｏｗｅｒＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１７と、コントローラ１８とを備えている。ここで、ＭＯＳＦＥＴ１７はスイッチ回路を構成し、コントローラ１８はＶＢＵＳ検知回路と安全制御回路とを構成する。
ＵＳＢソケット１５は、ＰＣ２０の側に接続されるものであり、ＵＳＢ規格に則り、ＶＢＵＳ，Ｄ−，Ｄ＋，ＧＮＤの各ラインを備えている。また、ＵＳＢソケット１６は、ＨＤＤケース３０の側に接続されるものである。

ＭＯＳＦＥＴ１７は、ＡＣアダプタ４０のプラス側とソース端子で接続され、ＨＤＤケース３０のプラス側とドレイン端子で接続されている。ゲート端子はコントローラ１８の出力端子に接続され、同コントローラ１８によって導通・非導通の制御がなされている。
コントローラ１８は、ＡＣアダプタ４０のプラス側と、二つのＵＳＢソケット１５，１６を結ぶＶＢＵＳラインとを入力とし、上述したドレイン端子への接続端子を出力とするコントローラであり、二つの入力に応じてＭＯＳＦＥＴの導通・非導通を制御することで、ＨＤＤケース３０への電源供給をＰＣ２０の電源のオン・オフに連動させたり、ＡＣアダプタ４０の異常動作からＨＤＤケース３０を保護する安全回路としての動作をする。

図５は本考案の電源連動用アダプタ１０を回路図により示している。
図示しないＡＣアダプタ４０のプラグが接続されるコネクタ（電源入力端子）５１と、ＨＤＤケース３０の側のプラグが接続されるコネクタ（電源出力端子）５２は、グランドを共通とし、プラス側はＭＯＳＦＥＴ１７を内蔵するＩＣ（ＦＤＳ４４３５Ａ）５３に接続されている。コネクタ５１の側は同ＭＯＳＦＥＴ１７のソース端子であるＩＣ５３の１〜３番ピンに接続され、コネクタ５２の側は同ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン端子であるＩＣ５３の５〜８番ピンに接続されている。同ＩＣ５３の４番ピンはＭＯＳＦＥＴ１７のゲート端子である。

コントローラ１８に相当するのはＮＰＮトランジスタ５４とオペアンプを内蔵するＩＣ（ＬＭ３５８Ａ／ＮＣ）５５などである。
ＮＰＮトランジスタ５４のコレクタ端子は、ＡＣアダプタ４０で供給されるＶ＋電源に対して抵抗Ｒ２１を介してプルアップ接続されるとともに、ＩＣ５３におけるＭＯＳＦＥＴ１７のゲート端子に接続されている。ＮＰＮトランジスタ５４のエミッタ端子が接地されているので、ＮＰＮトランジスタ５４が導通すればコレクタ端子はグランド電位に引き下げられるし、非導通となればプルアップされてＶ＋の電位に引き上げられることになる。

ＮＰＮトランジスタ５４の導通・非導通をコントロールすることになるベース端子は抵抗Ｒ２２とＲ２３とを介してＶＢＵＳラインに接続されている。従って、ＰＣ２０の電源がオンとなり、ＶＢＵＳラインにバスパワーとしての電位が印加されると、ベース端子の電位は引き上げられてベース電流が流れるようになるので、ＮＰＮトランジスタ５４は導通する。しかし、ＰＣ２０の電源がオフの時は、ＶＢＵＳラインにバスパワーとしての電位が印加されないため、ベース端子にベース電流が流れず、ＮＰＮトランジスタ５４は非導通となる。

これにより、ＰＣ２０の電源をオンとすると、ＮＰＮトランジスタ５４はオンとなり、コレクタ端子の電位が引き下げられる。すると、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子の電位が引き下げられ、ＭＯＳＦＥＴのソース端子とドレイン端子間との間が導通し、ＨＤＤケース３０に電源が供給される。すなわち、ＨＤＤケース３０はＰＣ２０の電源をオンに連動してオンとなる。
一方、ＰＣ２０の電源をオフとすると、ＮＰＮトランジスタ５４はオフとなり、コレクタ端子の電位が引き上げられる。すると、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子の電位が引き上げられ、ＭＯＳＦＥＴのソース端子とドレイン端子間との間が非導通となり、ＨＤＤケース３０に電源が遮断される。すなわち、ＨＤＤケース３０はＰＣ２０の電源をオフに連動してオフとなる。

ＩＣ５５はオペアンプを内蔵しており、二つの入力ＩＮ−，ＩＮ＋とを有している。入力ＩＮ−は、上記ＡＣアダプタ４０から供給されるＶ＋電源を、グランドとの間で所定比で分圧させるための直列抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間に接続されている。また、入力ＩＮ＋は、ＶＢＵＳラインをグランドとの間で所定比で分圧させるための直列抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間に接続されている。ここで、Ｒ１１を３６０ｋΩ、Ｒ１２を１００ｋΩ、Ｒ１３を１００ｋΩ、Ｒ１４を１２０ｋΩと設定してある。

ＡＣアダプタ４０が１２Ｖを供給する場合、Ｒ１１とＲ１２とで分圧される結果、正常時における入力ＩＮ−の電位は約２．６Ｖとなる。一方、ＶＢＵＳラインはＵＳＢ規格において５Ｖとされているので、Ｒ１３とＲ１４とで分圧される入力ＩＮ＋の電位は約２．７Ｖとなる。従って、正常時は入力ＩＮ＋の電位の方が高くなり、オペアンプの出力ＯｕｔはＨｉとなる。同オペアンプの出力ＯｕｔはＮＰＮトランジスタのベース端子に接続される抵抗Ｒ２２とＲ２３との接続点に接続されている。この結果、正常時は同接続点の電位を上げることになり、ＰＣ２０の電源オンと同様の作用を維持する。

一方、ＡＣアダプタ４０が故障して過電圧を出力して１２．５Ｖとなると、Ｒ１１とＲ１２とで分圧されて入力ＩＮ−の電位は約２．７１Ｖとなる。すると、入力ＩＮ＋と入力ＩＮ−の電位の高低は逆転するので、オペアンプの出力ＯｕｔはＬｏとなる。同オペアンプの出力ＬｏはＮＰＮトランジスタのベース端子に接続される抵抗Ｒ２２とＲ２３との接続点に接続されているので、同接続点の電位を下げることになり、ＰＣ２０の電源オフと同様の作用を維持する。すなわち、ＡＣアダプタ４０が所定の電位よりも高い過電圧状態となるとＩＣ５３のＭＯＳＦＥＴ１７をオフさせるので、安全回路として機能することになる。

さらに、ＡＣアダプタ４０が接続されている状態でＰＣ２０の電源がオフされているときは、ＶＢＵＳラインに５Ｖの電位が供給されず、ほぼグランドと同じ電位となる結果、抵抗Ｒ１３とＲ１４とで分圧される結果、入力ＩＮ＋の電位はほぼグランドとなる。一方、入力ＩＮ−の電位はＡＣアダプタ４０が正常であるとして２．６Ｖであるから、オペアンプとしては入力ＩＮ−の側の電位が高くなり、先ほどの異常状態と同じとなる。すると、ＮＰＮトランジスタのベース端子が引き下げられ、ＩＣ５３のＭＯＳＦＥＴ１７をオフさせる。すなわち、この安全回路としてのＩＣ５５は、安全回路としての機能だけでなく、ＰＣ２０の電源がオフとされたときに確実にＩＣ５３のＭＯＳＦＥＴ１７をオフさせて、ＨＤＤケース３０に電源が供給されないようにする。

このようにコンパクトな構成で電源連動用アダプタ１０を提供することができる。電源連動用アダプタ１０をコンパクトにした場合、ケーブルの取り回しがすっきりしているとより好ましい。このため、本実施例では、図３に示すようにしてＨＤＤケース３０と接続される際、ＵＳＢケーブルと電源ケーブルとを同じ長さにしている。このようにすると、片方だけが長い場合と比べてケーブルの取り回しもすっきりし、利便性が向上すると言える。

なお、本考案は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用することは
本考案の一実施例として開示されるものである。

本考案の一実施例にかかる電源連動用アダプタの外観を示す斜視図である。電源連動用アダプタの断面図である。電源連動用アダプタを使用する際の結線状態を示す概略ブロック図である。電源連動用アダプタの内部構成を示す概略ブロック図である。電源連動用アダプタの回路図である。

符号の説明

１０…電源連動用アダプタ、１１…外装ケース、１２…蓋部材、１３…プリント基板、１４…回路基板、１５，１６…ＵＳＢソケット、１７…ＰｏｗｅｒＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、１８…コントローラ、２０…ＰＣ、３０…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）ケース、４０…ＡＣアダプタ、５１…コネクタ、５２…コネクタ、５３…ＩＣ、５４…ＮＰＮトランジスタ、５５…ＩＣ。

Claims

外付け機器のためのＡＣ／ＤＣアダプタからの電源入力端子と、
同外付け機器へ電源供給するための電源出力端子と、
ＰＣ本体と外付け機器とを接続するＵＳＢケーブルの間に介在されて、ＶＢＵＳラインの電圧を検知し、所定電圧が印加されているか否かを判断するＶＢＵＳ検知回路と、
このＶＢＵＳ検知回路の検知結果に基づいて上記電源入力端子から上記電源出力端子へ電源供給路を導通または非導通とさせるスイッチ回路と、
上記電源入力端子の印加電圧を検知し、所定の範囲外であれば、上記スイッチ回路を非導通とさせる安全制御回路とを具備することを特徴とする電源連動用アダプタ。
上記請求項１に記載の電源連動用アダプタにおいて、
上記スイッチ回路は、ＭＯＳＦＥＴを有し、ソース端子を上記電源入力端子のプラス側に接続するとともに、ドレイン端子を上記電源出力端子のプラス側に接続してあり、
抵抗を介してＰＮＰトランジスタのコレクタ端子を上記電源入力端子のプラス側に接続するとともに、エミッタ端子を上記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に接続しつつ、抵抗を介して接地し、ベース端子はＵＳＢケーブルのＶＢＵＳラインに接続してあることを特徴とする電源連動用アダプタ。
上記請求項１または請求項２のいずれかに記載の電源連動用アダプタにおいて、
上記電源入力端子のプラス側をグランドとの間で所定比となるように分圧する第一の分圧回路と、ＶＢＵＳラインをグランドとの間で所定比となるように分圧する第二の分圧回路とを有し、各分圧回路は上記電源入力端子の電圧が過電圧となれば第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を上回るようにしてあり、同第一の分圧回路の出力電圧と同第二の分圧回路の出力電圧とを入力するオペアンプを有し、同オペアンプは上記第一の分圧回路の出力電圧が第二の分圧回路の出力電圧を上回る場合に上記スイッチ回路を非導通とさせることを特徴とする電源連動用アダプタ。
上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電源連動用アダプタにおいて、上記外付け機器は、内部にハードディスクドライブを収容するハードディスクドライブ装置であることを特徴とする電源連動用アダプタ。
上記請求項４に記載の電源連動用アダプタにおいて、筒型の押し出し成形アルミ素材を外装ケースとし、コネクタの挿入部位に開口を有する一対の樹脂製の蓋部材を上記外装ケースにおける開口を閉塞させていることを特徴とする電源連動用アダプタ。
上記請求項５に記載の電源連動用アダプタにおいて、上記外付け機器との間でＵＳＢケーブルを接続するためのＵＳＢソケットを備え、上記電源出力端子から上記外付け機器へ電源供給するケーブルと、上記ＵＳＢソケットから上記外付け機器へＵＳＢ接続させるＵＳＢケーブルとが、略同長であることを特徴とする電源連動用アダプタ。